三维移动无线光通信网络拓扑控制算法研究

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无线光通信(Optical Wireless Communication,OWC)将信号加载到激光上,通过大气进行传播,它可以提供高速率、高保密的无线通信服务。随着5G时代的到来,网络带宽以及用户数也在飞速增加,为了保证通信的质量,OWC组网技术便成为一个重要的研究方向。由于无线光通信具有波束窄、节点度受限、链路脆弱等特点,因此在网络的构建时会受到很多因素的影响。传统的无线光网络拓扑算法大多围绕二维分布展开讨论,但在实际应用中,无线光通信节点可以分布在不同高度上,这就使得三维无线光网络组网成为一个问题。本文在传统无线通信网络组网技术的基础上,提出了一种适用于三维移动无线光通信网络的拓扑控制算法,即基于空间局部狄洛尼三角剖分的拓扑控制算法――3DLDT算法,该算法利用空间局部狄洛尼三角剖分的思想,采用分簇的结构建立网络拓扑。同时,设计了3DLDT算法的算法模型,便于后期算法的仿真验证。3DLDT算法由三个子算法构成。在拓扑建立初期,采用分簇算法,按照分层式网络拓扑结构,将节点分成簇头节点和非簇头节点,非簇头节点选择一跳或两跳接入簇头节点,形成簇结构;在拓扑结构形成时期,按照上层网络拓扑形成算法,上层簇头节点使用局部狄洛尼三角剖分建立骨干网络,为了解决节点度受限的问题,该算法提出利用最大接入度和链路权值的拓扑优化方案;在拓扑结构建立完成后,针对节点移动的情况,提出动态拓扑管理算法对网络拓扑实时修正,从而建立三维动态OWC网络拓扑结构。最后,本文对3DLDT算法进行了仿真,并且在三维拓扑图以及各项评价指标等方面与传统算法进行了比较。仿真结果显示,3DLDT算法在网络连通度、平均节点度、网络能量均衡方面均有很好的表现。与此同时,本文还对不同时间下的拓扑结构进行了仿真,进一步验证了3DLDT算法在移动OWC网络中的可行性。
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